それでは、どのようにしてトルクを管理するか。これこそがトルクレンチの役割です。

トルクレンチには様々な種類があります。直接トルクを測るものと、トルクを設定しそれ以上かからないようにリミッター機能が付いたものに大別できます。

（１）直接トルクを測るもの

直接トルクを測るものは、写真1のようなアナログ式と写真2のようなデジタル式があります。使い方は簡単ですね。トルクの目盛り板を見ながらネジを締め付けるだけです。これらは勢いよく締めると設定値を超えることがあるので表示を見ながら慎重に作業をすすめます。

写真1

写真2

直接トルクを測る方法は素材の弾性を使っていますので、自作も簡単です。写真3をご覧ください。板バネを利用して、取っ手の部分に針を付け、目盛坂に目印を付けただけのものですが、これで誰がネジを締めても同じトルクで締め付けができるのですから大変便利です。

写真3

（２）クリック式トルクレンチ

クリック式のトルクレンチ（写真4）は使い方が少々異なります。設定されたトルクに達すると首の部分からカチャという音が出ますので、そこで締め付けを止めます。この音を聞き逃すと締めすぎてしまうので要注意です。写真4の右端の部分を手で掴んで締め付けます。持つ位置によってクリックのトルクが違ってしまうと報告もあるので正しい位置、握りやすくローレット仕上げになっている部分を握りましょう。

写真4

（３）ラチェット式トルクドライバー

写真5

写真6

写真7のトルクドライバーはトルク表示がin・Ibsとなっています。換算表を見てSI単位系に読み替えます。

写真7

最後 に一つ注意事項があります。たとえトルクドライバーを使ったとしても、締め付けトルクがばらつくことがあります。ネジの回転軸とドライバーの回転軸が一致するように注意しながら締め付け作業を行うことや、ラチェットが機能するときの速さを一定にするなど、丁寧にネジ締めを行います。

ロードセルは写真8に示すように円筒形の小さな金属片で、両端面の圧縮応力を測定するものです。原理は簡単です。円柱に力が加わると応力に応じて弾性変形するのでその量を測って圧縮応力に換算しているだけですから、後で述べる歪ゲージを使って自分で作ることもできます。ロードセルの良いところは、内部に組み込まれた歪ゲージが厳密に圧縮応力を反映できる位置にあり、精密に応力を測定できることです。

写真8

写真9は歪ゲージです。小さなフイルムの表面に金属のパターンが刻まれています。これを金属製の棒の表面に張り付けることによって応力による撓みによって変形することで電気抵抗が微妙に変化します。この電気抵抗を読み取り機で測定し、変形を引き起こした圧縮応力に換算するのです。写真10の左から読み取り機、中央がゲージ切替器、右はゲージシート（１０枚入り）です。歪ゲージ自体は数百円と安価なので、市販ロードセルによって歪ゲージを張り付けた自作ロードセルを校正することもできます。ロードセルは一か所の応力を精密に測定できるのですが、機械の開発現場では複数位置の状況把握が必要となるため、多数の歪ゲージを読み取れると便利です。多数の歪ゲージを一括して読み込めるようにしたのが切替器です。歪ゲージは温度も測れるので、歪ゲージと読み取り機のセットで多くの情報が得られます。

写真9

写真10

ばね秤は、単に重さを測るだけでなく、トルクを測ることもできます。トルクは回転中心からの距離と底の加えた力の積です。従って、回転中心からある距離のところを引っ張る（あるいは押す）とトルクが発生します。例えば回転中心から100mm離れた場所に接線方向に１ｋｇの力を加えると、１０kgf・cmとなります。この時に、10cmのところを接線方向にバネ秤で引っ張ると、バネ秤の表示＊10cmでトルクを求めることができます。

南米チリの電波望遠鏡組立作業では市販のトルクレンチのヘッドがトルク管理をしたいネジに合わなかったため自作のトルクレンチを作りました。写真11のように、スパナの柄に１ｍのパイプを溶接し、スパナから１ｍの距離にアイボルトを溶接したものです。M20の高張力鋼モルトを適正トルク（1.8系列）で締め付けるため、この締め付け具と100kgのバネ秤を用いました。1.8系列のM20は370N・m、これをkgf･mに換算すると約36kgf・mとなります。アイボルトの部分にばね秤をつけ36kgまで引けばいいのです。結果は上々。作業がしやすくトルク管理もほぼ思想的にできた結果、この望遠鏡の水平回転軸精度は十分満足いく精度で組みあがりました。

写真11

『測定工具の基礎講座』の目次

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